多種復雜因素條件下井筒裝備臨時掛裝的設計與施工

唐懷勇（中煤第三建設建設集團機電安裝工程有限責任公司,安徽 宿州 234001）

多種復雜因素條件下井筒裝備臨時掛裝的設計與施工

唐懷勇
（中煤第三建設建設集團機電安裝工程有限責任公司,安徽 宿州 234001）

隨著煤礦現代化裝備水平的提高，煤礦井筒裝備設計朝大型及超深井方向發展，井筒裝備的設計呈現出越來越復雜的趨勢，井筒裝備施工遇到的難題既存在外部因素又包括內在因素。設計一套安全可靠、經濟可行、方案優化的施工方案，對施工井筒裝備安裝至關重要。

多種復雜因素;井筒裝備;施工工藝流程;設計思路;方案

1 前言

隨著煤礦現代化裝備水平的提高，煤礦井筒裝備設計朝大型及超深井方向發展，井筒裝備的設計呈現出越來越復雜的趨勢，尤其是雙系統提升復雜井筒裝備的出現，其結構復雜、施工難度大、深度深。如何通過合理布置施工工藝流程，研究設計施工吊盤，合理配置井筒裝備臨時設施，優化施工方案，減低施工成本入手，達到安全、優質、高效施工井筒裝備的目的。本文以信湖煤礦副井雙系統千米深井井筒裝備施工為背景進行探討，提出具體的解決方案。

2 工程概況

副井井筒直徑8.1m，井筒全深為1011.5m，井筒設計兩套獨立的提升系統，其中一套為寬罐籠配平衡錘，另一套為兩個同樣大的窄罐籠。

裝備有□200×200×10冷彎罐道及罐道梁、平衡錘懸臂托架；玻璃鋼復合材料梯子間；標準段層間距為4m。壓風管Φ325×8一趟，灑水管Φ273×14一趟；排水管Φ325×（12、18、24）四趟；兩趟四根動力電纜支架、一趟七根通信電纜支架、一趟八根通信電纜支架。卡管梁為8米一卡，管座共計60個、托管梁共計30層。

3 問題提出

（1）該井筒為雙系統提升，針對井筒標準段、井底金屬支持結構、井底防撞梁、井底尾繩擋梁的不同平面結構，吊盤主體框架結構怎樣設計以利于吊盤的分解和合并？

圖1 井筒標準平面布置圖

圖2 井底金屬支持結構平面布置圖

圖3 尾繩擋梁平面布置圖

（2）由于結構復雜，裝備構件多，從快速施工、保證安全、提高勞動效率的角度，吊盤怎樣設計才能實現多層平行作業？

（3）由于井底尾繩擋梁平面結構不同于標準段及其他非標斷面結構，施工該層時吊盤應怎樣設計？

4 施工工藝流程

圖4

5 設計思路及方案

5.1 吊盤設計與布置方案

（1）標準段層間距為4m且罐道的長度為12m，確定吊盤的層間距為4m。

（2）從上表中施工程序6、7、9、10的施工順序可得：第一、二層吊盤為方吊盤，第三、四層吊盤為圓吊盤，待施工井筒管路和敷設井筒電纜時，第三、四層吊盤解體成方吊盤，外形尺寸同第一、二層方吊盤。

（3）從井底尾繩擋梁裝置的平面結構看，該層不同于正常的標準段和非標段，從利于施工的角度，增加第五層簡易方吊盤，安裝該層裝置后解體割除。

（4）吊盤的用途分配：第一層為方吊盤，主要作為奪料（包括罐道、罐道梁、管路等構件）及掛道使用，上面布置打點信號裝置、視頻通訊信等裝置。第二層為方吊盤，主要作為方便掛道使用。第三層吊盤為主要施工平臺，主要安裝該層罐道梁、支座、電纜支架等構件，在該層之間可以布置施工的工器具等。第四層為打眼平臺，主要為號眼、打眼作業，在該層之間可以布置電焊機平臺等。

（5）吊盤懸吊點的位置確定：一般布置在同一箕斗的中心線上，并根據下放吊桶的外形尺寸及吊盤上翻蓋門的尺寸合理確定吊盤的懸吊點。

（6）吊盤主體方框結構采用槽鋼［16b組焊而成，站柱采用槽鋼［20，框架上鋪設厚δ5mm花紋鋼板，，站柱與方框采用螺栓固定并焊接成整體，一層至四層之間用鋼絲繩6×37-FC-Φ21.5mm作軟連接保護。吊盤的長寬尺寸應小于同一罐籠罐道間距且應與井底非標段橫梁間距相匹配。

（7）吊盤上臨時輔助設施的安裝：根據井筒平面圖，在吊盤上留出大線孔和罐道孔，一層至四層合理布置行人爬梯及護欄裝置。

（8）吊盤組裝時的注意事項：井口用工字鋼Ⅰ40b臨時蹬在封口，把加工好的吊盤從第五層到第一層依次放在井口工字鋼上，吊盤以外的孔洞用花紋鋼板蓋好。借助于內齒輪小絞車把吊盤立柱從第一層穿過第五層吊盤，將立柱與吊盤用螺栓緊固牢靠。用4臺吊盤穩車將組裝好的第一層吊盤拉起來，依次把其他吊盤與立柱組裝在一起，然后拆除井口工字鋼，花紋鋼板、把吊盤放到井筒中，調整好方向，再用工字鋼等把井口封上，并安裝吊盤組件，照明，爬梯，電焊機，開關，通訊工具等。

圖5 方吊盤加工圖

圖6 吊盤整體組裝圖

5.2 穩車選型及天輪平臺改絞方案：

（1）采用原礦建單位JKZ-3.2×18纏繞式提升絞車作為下放物料和上下人員使用，根據《煤礦建設安全規范》要求，天輪到滾筒上鋼絲繩的最大內、外偏角不超過1o30’的原則。

（2）穩車的選型及布置：選擇穩車應按最大不平衡系數進行選擇，充分考慮兩臺車承受整個吊盤的重量計算。在布置穩車時有考慮以對向為原則。吊盤車選用4臺JZ-25/1300穩車，奪料車3臺JZ-25/1300穩車。

（3）鑿井平臺的布置：天輪的選型應符合《煤礦建設安全規范》第6.8.4.1的說明，主提升天輪、吊盤下繩點天輪及其抗輪支撐梁通過計算進行選擇。施工用臨時提升天輪選用3000天輪，四根吊盤繩及奪料車的天輪均選用800mm天輪。

5.3 臨時封口與井蓋門的設計

（1）封口盤的設計：封口盤有四根工字鋼Ⅰ40作為主梁東西方向布置，其余各支梁采用不同的工字鋼、槽鋼等進行布置，受力集中區應選擇承載力大的材料且布置應稠密，梁與梁之間應滿焊。

（2）井蓋門應采取雙扇翻轉對開式，由槽鋼［14b組焊而成框架，井蓋門由1t電動卷揚機開啟控制，并設置行程過卷開關防止過卷。

5.4 大線的選擇與設計

在每一根罐道旁邊布置一根大線，選用1.8mm碳素鋼作大線，每根大線尾端掛設120Kg大線坨。每100m卡一次大線，大線距罐道正面、側面100mm。

5.5 臨時配電、通訊及動力配置的設計

（1）在井口設置總配電間，專供臨時施工用電。安裝一臺變壓器供井口施工用，井筒施工獨立設置一臺中性點不接地的變壓器作為井筒施工用電源。

（2）地面照明采用220V電源，在井架上、穩車群及井口周圍布置供檢修用照明。

（3）井筒照明采用127V安全電壓，干式變壓器供電，每一層設4盞127V/100w防爆燈，固定在吊盤上。

（4）井筒電話通訊采用一根MYQ3×1.5橡套電纜，動力電纜選用一根型號為MY3×50+1×16橡套電纜。

（5）井筒施工時吊盤上與打點室采用頭戴耳機聯系，打點室與絞車房采用閘刀開關控制的聲光信號聯系，并設通訊電纜直通電話機，設置電視監控系統，便于臨時絞車司機開車監控，以確保安全雙控。

5.6 其他臨時設施的設計

（1）臨時風、水管采用帶有快速接頭的高壓編織膠管，型號為DN40、DN25。

（2）井口使用安全監控設施，以便于絞車司機開車過程中時刻掌握鉤頭的安全運行情況。

（3）井筒施工人員上下井乘一個Φ800的乘人吊桶，引力滑架應焊接牢靠并在上方設有安全保護傘。

（4）為了保證井筒施工人員和設備的安全，在井筒中安裝臨時絞車系統中加裝安全過速保護，后備保護設施。

6 施工保證措施

（1）在臨時鑿井井架上，井架平臺空間有限，布置難度大，充分利用天輪加工或降低的方式避開天輪在某點的重合，在布置的過程中，應充分考慮布置的緊湊合理。

（2）由于礦建單位施工在前，安裝施工在后，原礦建單位的施工機械等裝置位置已經形成且不一定能夠滿足安裝單位的施工需要，從降低成本入手，將問題縮減到最小，應將臨時掛裝設計符合施工需要。

（3）施工控制大線較多，井底風大，大線的擺動量較大，此次施工采用了整體穩線技術，提高了施工效率。

（4）吊盤材料選擇應根據吊盤的大小，承載力合理進行選擇，吊盤的主梁、支梁，盤面結構以槽鋼為宜，盤面鋼板應比花紋鋼板為宜，所有的焊接高度應不低于被焊接件的最小厚度，

（5）鋼絲繩的選擇應經過計算，安全系數應符合相關安全規程或規范。

（6）穩車的布置基礎應充分利用礦建單位預留螺栓基礎，并采取有效的加固措施處理即可。

（7）天輪梁的受力應按照下放大件或承載力最大載荷計算，合理選取安全系數。

（8）井筒通訊電纜及動力電纜，風、水管的長度根據井筒深度及實際需要進行選取，隨著吊盤繩下放，每4m用麻繩一小扎，每20m 用鋼卡卡在吊盤繩上，以防兩管子與鋼絲繩間相對攛動下滑。電纜和風、水管應分開卡固。

7 結論

千米深井雙系統井筒裝備安裝是一個復雜的、多程序、高危險等多種因素相互影響的工作流程，臨時掛裝的設計是否優越性在一定程度上制約著安裝的進度、安全及質量，因此研究制定一套安全、可靠、經濟、科學的施工方案對井筒安裝具有促進作用，信湖煤礦副井井筒裝備的順利安裝給我們提供了一個成功的案例，對今后類似工程具有借鑒和指導意義。

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唐懷勇（1986-），男，安徽濉溪人，本科，機電助理工程師，主要從事機：電安裝技術與管理工作。